DE102007010486A1

DE102007010486A1 - Abgasnachbehandlungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102007010486A1
Application number: DE102007010486A
Authority: DE
Inventors: Georg Dr. Hüthwohl; Thomas Dipl.-Ing. Kästner
Original assignee: Purem Abgassysteme GmbH and Co KG
Current assignee: Eberspaecher Exhaust Technology GmbH and Co KG
Priority date: 2007-03-03
Filing date: 2007-03-03
Publication date: 2008-09-04
Also published as: WO2008107151A1; EP2126294B1; US20100050618A1; EP2126294A1; DE502008001395D1; US8549844B2; ATE482327T1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Abgasnachbehandlungseinrichtung mit einem hohlzylindrischen Gehäusemantel (2). Im Inneren sind ein vorzugsweise als SCR-Katalysator ausgebildeter Abgaskatalysator sowie eine Einströmkammer (9) für zu reinigendes Abgas vorgesehen. Dabei wird die Einströmkammer (9) von zwei einander gegenüberliegenden Bodenteilen (10, 11) begrenzt. Erfindungsgemäß ist für die Einströmkammer (9) ein die Bodenteile (10, 11) gasdicht umschließendes Mantelteil (12) vorgesehen. Die Einströmkammer (9) ist von dem Gehäusemantel (2) umgeben und kann optional aus einem anderen Material als diese gefertigt sein. Die Abgasnachbehandlungseinrichtung (1) ist insbesondere für Nutzfahrzeuge mit Dieselmotor geeignet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Abgasnachbehandlungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Aus der DE 101 23 359 A1 ist eine Abgasnachbehandlungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs mit einem hohlzylindrischen Gehäusemantel bekannt, wobei im Inneren des Gehäusemantels ein Abgaskatalysator sowie eine Einströmkammer zur Aufnahme von durch den Abgaskatalysator zu reinigendem Abgas angeordnet sind. Die Einströmkammer ist dabei von einem ersten Bodenteil und einem dem ersten Bodenteil mit Abstand gegenüber liegenden zweiten Bodenteil begrenzt.
Derartige Abgasnachbehandlungseinrichtungen stellen insbesondere bei Einsatz in Nutzfahrzeugen schon allein aufgrund ihrer Gehäusegröße einen beachtlichen Kostenfaktor dar.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Abgasnachbehandlungseinrichtung mit einer vorteilhaften Raumaufteilung anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch eine Abgasnachbehandlungseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Abgasnachbehandlungseinrichtung weist eine Einströmkammer zur Aufnahme von durch den Abgaskatalysator zu reinigendem Abgas auf, welche außer von einem ersten und einem zweiten Bodenteil von einem die Bodenteile in gasdichter Verbindung umschließenden Mantelteil begrenzt ist. Somit ist die Einströmkammer als ein vom Gehäusemantel der Abgasnachbehandlungseinrichtung getrennter Bestandteil ausgebildet, wodurch eine erhöhte Flexibilität bei der geometrischen und materialspezifischen Ausgestaltung ermöglicht ist. Insbesondere werden durch die erfindungsgemäße Ausführungsform Konzeptions-Nachteile vermieden, die sich zwangsläufig ergeben, wenn der Gehäusemantel der Abgasnachbehandlungseinrichtung selbst als Begrenzung der Einströmkammer dient. Der Gehäusemantel der Abgasnachbehandlungseinrichtung umgibt bei der erfindungsgemäßen Ausführung die Einströmkammer und ist vorzugsweise konzentrisch zum Mantelteil der Einströmkammer orientiert. Das Volumen bzw. die Größe der Einströmkammer kann durch eine Wahl des Abstands der vorzugsweise parallel zueinander orientierten Bodenteile maßgeblich bestimmt werden.
In Ausgestaltung der Erfindung sind das erste und das zweite Bodenteil sowie das Mantelteil aus einem ersten Material mit einer hohen Korrosionsbeständigkeit und der Gehäusemantel aus einem zweiten Material mit einer demgegenüber geringeren Korrosionsbeständigkeit gefertigt.
Typischerweise handelt es sich bei dem ersten Material um korrosionsbeständigen Edelstahl und bei dem zweiten Material um niedriglegiertes und damit im Vergleich zum ersten Material kostengünstigeres Blech. Da typischerweise die aus dem ersten Material gefertigten, die Einströmkammer begrenzenden Teile einen vergleichsweise geringen Materialanteil der Abgasnachbehandlungseinrichtung bzw. des Gehäuses ausmachen, ist der Einsatz des vergleichsweise teuren ersten Materials auf diesen geringen Anteil begrenzt. Auf diese Weise sind die Gesamtkosten für die lediglich zu einem geringen Anteil aus Edelstahl gefertigte Abgasnachbehandlungseinrichtung im Vergleich zu einer überwiegend aus Edelstahl gefertigten Abgasnachbehandlungseinrichtung vermindert. Trotz der Fertigung des Gehäusemantels aus einem Material mit vergleichsweise geringer Korrosionsbeständigkeit kann eine sehr gute Dauerhaltbarkeit erreicht werden. Dies liegt darin begründet, dass aufgrund der Konstruktion der Abgasnachbehandlungseinrichtung der Gehäusemantel lediglich mit bereits durch den Abgaskatalysator gereinigtem und damit wenig korrosivem Abgas in Berührung kommt. Die mit ungereinigtem Abgas in Berührung kommenden Teile der Abgasnachbehandlungseinrichtung bzw. des Gehäuses, welche die Bodenteile und das Mantelteil der Einströmkammer umfassen, sind hingegen entsprechend ihrer höheren Korrosionsbeanspruchung widerstandsfähiger ausgeführt.
In Ausgestaltung der Erfindung ist ein einströmseitiges Ende des Abgaskatalysators in der Einströmkammer angeordnet. Dabei durchdringt der vorzugsweise für den Korpus des eigentlichen Katalysatorkörpers vorgesehene weitere zylindrische Mantelteil bevorzugt ein Bodenteil derart, dass ringsum eine gasdichte Verbindung mit dem Bodenteil gegeben ist. Auf diese Weise wird in die Einströmkammer einströmendes Abgas aufgrund einer fehlenden anderen Ausströmmöglichkeit zum Eintritt in den Abgaskatalysator gezwungen. Das Bodenteil dient dabei in vorteilhafter Weise gleichzeitig als mechanische Stütze und Halterung für den Abgaskatalysator.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist ein in die Einströmkammer ausmündendes Zuführrohr vorgesehen, über welches mit einem Reduktionsmittel angereichertes Abgas in die Einströmkammer eingebracht werden kann. Vorzugsweise ist das Zuführrohr ebenfalls aus einem Material mit hoher Korrosionsbeständigkeit, insbesondere ebenfalls aus dem ersten Material gefertigt. Damit ist gewährleistet, dass auch auf dem Wege der Zuführung des korrosiven, ungereinigten Abgases keine Korrosion von diesbezüglich exponierten Teilen auftritt. Eine erhöhte Korrosionsbeständigkeit ist insbesondere deshalb vorteilhaft, weil mit dem Reduktionsmittel angereichertes Abgas eine nochmals erhöhte Korrosivität aufweist. Dies ist insbesondere der Fall, wenn, wie vorzugsweise vorgesehen, als Reduktionsmittel Harnstoff oder ein anderes, Ammoniak freisetzendes Reduktionsmittel eingesetzt wird.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Abgasnachbehandlungseinrichtung eine an die Einströmkammer angrenzende und zur Aufnahme von durch den Abgaskatalysator gereinigtem Abgas vorgesehene Sammelkammer auf. Auf diese Weise kann eine Platz sparende und strömungsgünstige Bauweise erzielt werden. Diese wird weiterhin verbessert, wenn in weiterer Ausgestaltung der Erfindung für die Abgasnachbehandlungseinrichtung ein Überleitungsrohr vorgesehen ist, über welches vom Abgaskatalysator gereinigtes Abgas von der Ausströmseite des Abgaskatalysators in die Sammelkammer geleitet werden kann.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Überleitungsrohr abschnittsweise perforiert ausgeführt. Dadurch ergibt sich eine schalldämmende Wirkung. Aufgrund der dadurch erzielten Geräuschverminderung kann gegebenenfalls auf einen separaten Schalldämpfer verzichtet werden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung erstrecken sich das Zuführrohr und/oder das Überleitungsrohr über den wesentlichen Teil ihrer Länge innerhalb des Gehäusemantels bzw. innerhalb des vom Gehäusemantel gebildeten Hohlzylinders entlang des Abgaskatalysators. Durch eine langgestreckte Ausführung des Zuführrohrs ist längs des Abgaszuführweges eine optimale Aufbereitung von dem Abgas zugesetztem Reduktionsmittel ermöglicht. Dies ist insbesondere im Falle von Harnstoff oder einem anderen Ammoniak freisetzenden Reduktionsmittel vorteilhaft, da eine ausreichende Hydrolysierung des Reduktionsmittels auf dem Zuführweg ermöglicht ist. Bei einer langestreckten Ausführung des Überleitungsrohres ist hingegen insbesondere in Verbindung mit dessen Perforierung eine vorteilhafte Geräuschdämpfung ermöglicht. Weiterhin ist eine kompakte Ausführung des Gehäuses ermöglicht, da Zuführrohr und/oder Überleitungsrohr vorteilhaft in sich ergebende Freiräume des Gehäuses integriert werden können. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die Abgasnachbehandlungseinrichtung zur Aufnahme eines aus wenigstens zwei separaten Katalysatorelementen gebildeten Abgaskatalysators ausgebildet ist. Wenn das Gehäuse der Abgasnachbehandlungseinrichtung mehr als einen Katalysatorkörper aufnimmt, ergeben sich Zwischenräume im Gehäuse, welche in vorteilhafter Weise für die Anordnung des Zuführrohrs bzw. des Überleitungsrohrs genutzt werden können. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn eine parallele Anordnung von zwei oder mehr Katalysatorelementen vorgesehen ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Abgasnachbehandlungseinrichtung derart ausgebildet, dass ein erstes und ein zweites der wenigstens zwei Katalysatorelemente ausgehend von der Einströmkammer in entgegengesetzten Richtungen von dem zu reinigenden Abgas durchströmt werden können. Auf diese Weise können Katalysatorelemente räumlich hintereinander in demselben Gehäuse angeordnet werden, wodurch eine schlanke Bauform erreicht wird. Dadurch ergeben sich in vielen Fällen Einbauvorteile. Je nach Anzahl und Ausführung der Katalysatorelemente kann auf diese Weise auch ein günstiges Verhält nis von Oberfläche und Volumen und damit eine Materialeinsparung erzielt werden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Gehäusemantel aus einem Blechzuschnitt mit zwei einander gegenüberliegenden Seiten gefertigt, wobei die einander gegenüberliegenden Seiten unter Bildung eines Hohlzylinders durch Falzen miteinander verbunden sind. Dadurch wird eine besonders kostengünstige Fertigung bzw. Ausführung des Gehäuses und damit der gesamten Abgasnachbehandlungseinrichtung erreicht. Die Falzung kann so ausgestaltet sein, dass ein gewisses Maß an Leckage toleriert ist, was jedoch unkritisch ist, da der Gehäusemantel lediglich von durch den Abgaskatalysator gereinigtem Abgas beaufschlagt ist.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen veranschaulicht und werden nachfolgend beschrieben. Dabei sind die vorstehend genannten und nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Merkmalskombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Dabei zeigen:
1 eine Gesamtansicht einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungseinrichtung,
2 eine erste Innenansicht der Abgasnachbehandlungseinrichtung gemäß 1,
3 eine zweite Innenansicht der Abgasnachbehandlungseinrichtung gemäß 1,
4 eine erste Ansicht betreffend den Zusammenbau der Abgasnachbehandlungseinrichtung gemäß 1 und
5 eine zweite Ansicht betreffend den Zusammenbau der Abgasnachbehandlungseinrichtung gemäß 1.
1 zeigt eine vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungseinrichtung 1 in einer einen fertig montierten Zustand darstellenden Gesamtansicht von außen. Entsprechend den dargestellten Pfeilen erfolgt der Abgaseintritt von der linken Seite über ein Zuführrohr 5. Gereinigtes Abgas verlässt über ein Auslassrohr 6 die Abgasnachbehandlungseinrichtung 1. Das Gehäuse der Abgasnachbehandlungseinrichtung 1 umfasst einen hohlzylindrischen Gehäusemantel 2, welcher an den Enden von einem ersten Verschlussdeckel 3 bzw. einem zweiten Verschlussdeckel 4 abgeschlossen ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, den Gehäusemantel 2 aus einem kostengünstigen Material wie beispielsweise einem feueraluminierten Feinbleich auszuführen. Dieses kann im Ausgangszustand aus einem Blechzuschnitt gebildet sein, welchem eine vorgebbare zylindrische Form gegeben wird. Auf in fertigungstechnischer Hinsicht vorteilhafte Weise können zwei sich gegenüberliegende Seiten des Blechzuschnitts durch eine Falzverbindung 7 miteinander verbunden werden. Damit ergibt sich der umfangsseitige Gehäuseteil der Abgasnachbehandlungseinrichtung 1. Desgleichen können die Verschlussdeckel 3, 4 aus demselben Material wie der Gehäusemantel 2 gefertigt sein. Auf diese Weise ist eine besonders unproblematische und zuverlässige randseitige Verbindung der Verschlussdeckel 3, 4 mit dem Gehäusemantel 2 ermöglicht. An den Durchtrittsöffnungen für das Zuführrohr 5 und das Auslassrohr 6 können Umfalzungen vorgesehen sein, die ringsum mit dem Zuführrohr 5 und dem Auslassrohr 6 verbunden sind.
Das Zuführrohr 5 ist bevorzugt aus einem Material gefertigt, welches im Vergleich zum Gehäusemantel 2 eine höhere Korrosionsbeständigkeit aufweist. Damit wird der Tatsache Rechnung getragen, dass das der Abgasnachbehandlungseinrichtung 1 zugeführte Abgas eine erhöhte Korrosivität aufweisen kann. Vorzugsweise wird für das Zuführrohr 5 ein austenitischer Edelstahl eingesetzt. Je nach Korrosivität des Abgases kann auch ein anderes Edelstahlmaterial, beispielsweise ein ferritischer Edelstahl eingesetzt werden.
Obschon die erfindungsgemäße Abgasnachbehandlungseinrichtung 1 zur Abgasreinigung bei unterschiedlichen Brennkraftmaschinen einsetzbar ist, ist sie in vorteilhafter Weise zur Entfernung von Stickoxiden aus dem Abgas von Nutzfahrzeug-Dieselmotoren konzipiert. Hierfür ist im Inneren der Abgasnachbehandlungseinrichtung 1 ein SCR-Modul mit vorzugsweise mehreren SCR-Katalysatoren zur selektiven Reduktion von Stickoxiden mittels Ammoniak oder einem anderen selektiven Stickoxid-Reduktionsmittel vorgesehen, was in den nachfolgenden Figuren im Detail dargestellt ist. Eine Reduktionsmittelzugabe 8, vorzugsweise von wässriger Harnstofflösung, erfolgt von außen mittels einer nicht dargestellten Zugabevorrichtung in das Zuführrohr 5. Der Ort der Abgabe des Reduktionsmittels ins Abgas kann dabei sowohl innerhalb als auch außerhalb des Gehäuses liegen. Im letzteren Fall ist die Reduktionsmittelzugabe 8 zum Abgas vorzugsweise in unmittelbarer Nähe des Abgaseintritts vorgesehen. Es kann vorgesehen sein, die Zugabevorrichtung an der Abgasnachbehandlungseinrichtung 1, bzw. an deren Gehäuse zu befestigen, wodurch ein leicht austauschbares und montierbares Gesamtmodul gebildet wird.
Die 2 und 3 zeigen die Abgasnachbehandlungseinrichtung 1 gemäß 1 in unterschiedlichen perspektivischen Ansichten jeweils mit abgenommenem Gehäusemantel 2 und entfernten Verschlussdeckeln 3, 4. In der dargestellten bevorzugten Ausführungsform sind vier separate SCR-Katalysatorelemente 16, 17, 18, 19 vorgesehen. Dabei sind jeweils zwei nebeneinander angeordnete Katalysatorelemente 16, 18 bzw. 17, 19 strömungsmäßig parallel geschaltet. Der Einsatz von weniger oder auch mehr Katalysatorelementen ist natürlich ebenfalls möglich. Vorzugsweise umfassen die Katalysatorelemente 16, 17, 18, 19 jeweils einen monolithischen Katalysatorkern in Wabenkörperbauform und einen diesen umgebenden, bevorzugt aus Edelstahl gefertigten Metallmantel 25 mit einer geringen Stärke von etwa 1,5 mm. In diesem ist der Katalysatorkern vorzugsweise mit einer umgebenden Lagermatte als Ausgleichs-, Isolier- und Schutzelement angeordnet. Der Katalysatorkern kann den Metallmantel bezüglich dessen Längserstreckung größtenteils oder nur zu einem kleineren Teil ausfüllen. Auf diese Weise können in ein und derselben Abgasnachbehandlungseinrichtung 1 Katalysatorkerne unterschiedlicher Größe angeordnet sein. Ebenfalls möglich ist eine Ausstattung der Abgasnachbehandlungseinrichtung 1 mit Katalysatorkernen gleicher Größe, welche jedoch individuell, beispielsweise angepasst an die Motorgröße gewählt werden können. Weiterhin ist es möglich, in einem Metallmantel 25 zwei oder mehr voneinander beabstandete Katalysatorkerne, gegebenenfalls mit unterschiedlichen katalytischen Eigenschaften anzuordnen. Beispielsweise kann ein Oxidationskatalysatorelement stromauf und/oder stromab von einem SCR-Katalysatorelement in ein und demselben Metallmantel 25 angeordnet sein. Auf diese Weise kann eine weiter verbesserte und umfassendere Abgasreinigung erzielt werden. Dabei soll unter einem Katalysatorkern im weitesten Sinn auch ein Partikelfilterkörper als umfasst angesehen werden. Der Einfachheit halber wird nachfolgend für die möglichen beschriebenen Anordnungen als einem Katalysatorelement gesprochen.
Nachfolgend wird zum besseren Verständnis der sich infolge des erfindungsgemäßen Aufbaus ergebende Abgasströmungsweg im Inneren der Abgasnachbehandlungseinrichtung 1 erläutert. Das der Abgasnachbehandlungseinrichtung 1 über das Zuführrohr 5 zugeleitete Abgas gelangt zunächst in eine Einströmkammer 9. Das Zuführrohr 5 verläuft dabei etwa parallel entlang den Katalysatorelementen 16, 18. Aufgrund der in Bezug auf die Abgasnachbehandlungseinrichtung 1 annähernd zentralen Anordnung der Einströmkammer 9 ergibt sich eine vorgegebene Laufstrecke bzw. Laufzeit für das Abgas, welche in vorteilhafter Weise eine Gleichverteilung von dem Abgas zugeführtem Reduktionsmittel ermöglicht. Im Fall von Harnstoff ist längs der Laufstrecke des Abgases im Zuführrohr 5 eine Hydrolyse mit Freisetzung von Ammoniak ermöglicht. Auf diese Weise gelangt optimal aufbereitetes Reduktionsmittel zusammen mit dem Abgas in die Einströmkammer 9.
Die Einströmkammer 9 ist beiderseits von je einem Bodenteil 10, 11 und umfangsseitig von einem hohlzylindrischen Mantelteil 12 begrenzt, wobei das Mantelteil 12 die Bodenteile 10, 11 in gasdichter Verbindung umschließt. Der Übersichtlichkeit halber ist das Mantelteil 12 nur zum Teil dargestellt; infolge des nicht gezeichneten Teils ist das Innere der Einströmkammer 9 ebenfalls sichtbar. Wie zu erkennen ist, durchsetzen die Katalysatorelemente 16, 18 bzw. deren Metallmantel 25 das erste Bodenteil 10 und die Katalysatorelemente 17, 19 das gegenüber liegende zweite Bodenteil 11 jeweils derart, dass die Katalysatorelemente 16, 17, 18, 19 mit ihrem jeweiligen einströmseitigen Ende in die Einströmkammer 9 ragen. Vorzugsweise ist eine Einschrauböffnung 26 zur Aufnahme eines Abgas- und/oder Temperatursensors im Mantelteil 12 der Einströmkammer 9 vorgesehen. Auf diese Weise können einströmseitig der Katalysatorelemente 16, 17, 18, 19 vorliegende Abgaseigenschaften erfasst werden.
Mangels einer anderweitigen Möglichkeit des Ausströmens wird in die Einströmkammer 9 geführtes Abgas einerseits durch die Katalysatorelemente 16, 18 und andererseits in der entgegengesetzten Richtung durch die Katalysatorelemente 17, 19 gezwungen. Durch die Katalysatorelemente 16, 17, 18, 19 gereinigte Abgase treten an deren ausströmseitigen Enden an gegenüberliegenden Endbereichen der Abgasnachbehandlungseinrichtung 1 aus. Zur Verdeutlichung ist das einströmseitige bzw. das ausströmseitige Ende des Katalysatorelements 17 mit der Bezugsziffer 20 bzw. 21 bezeichnet. Dabei dienen die Bodenteile 10, 11 der Einströmkammer 9 sowohl der Gasführung als auch der Lagerung der Katalysatorelemente 16, 17, 18, 19 an deren Einströmseite. An der Ausströmseite sind die Katalysatorelemente 16, 17, 18, 19 durch Zwischenböden 13, 14 in Position gehalten. Vorzugsweise sind die ausströmseitigen Enden der Katalysatorelemente 16, 17, 18, 19 jeweils mit einem als Kappe ausgebildeten stirnseitig geschlossenen, jedoch umfangsseitig gelochten Auslasskäfig 24 versehen. Auf diese Weise kann eine gleichmäßige Verteilung des ausströmenden Abgases erzielt werden.
Der Ausströmbereich der zum Zuführrohr 5 hin orientierten, linken Katalysatorelemente 16, 18 wird einerseits vom ersten Verschlussdeckel 3 und andererseits vom ersten Zwischenboden 13 sowie vom umgebenden Gehäusemantel 2 begrenzt. Der Ausströmbereich der zum Auslassrohr 6 hin orientierten, rechten Katalysatorelemente 17, 19 wird einerseits vom zweiten Verschlussdeckel 4 und andererseits vom zweiten Zwischenboden 14 sowie vom umgebenden Gehäusemantel 2 begrenzt. Dabei ist es aus Gründen der Gasführung vorgesehen, den ersten Zwischenboden 13 geschlossen und den zweiten Zwischenboden 14 gelocht auszuführen. Zumindest für den ersten Zwischenboden 13 ist eine Abdichtung mit den durchgeführten Katalysatorelementen und Rohren vorgesehen.
In den Ausströmbereich der linken Katalysatorelemente 16, 18 ausströmendes Abgas wird durch ein Überleitungsrohr 23 entlang den Katalysatorelementen 16, 18 und annähernd parallel zum Zuführrohr 5 durch die Einströmkammer 9 hindurch auf die andere Seite der Abgasnachbehandlungseinrichtung 1 geleitet. Dort kann eine Vermischung mit aus dem Ausströmbereich der rechten Katalysatorelemente 17, 19 ausgeströmtem Abgas erfolgen. Dabei bilden das zweite Bodenteil 11 der Einströmkammer 9 sowie der zweite Zwischenboden 14 zusammen mit dem Gehäusemantel 2 eine Sammelkammer 22 für durch die Katalysatorelemente 16, 17, 18, 19 gereinigte Abgase. In der Sammelkammer 22 zusammengeführtes Abgas wird über das Auslassrohr 6 aus der Abgasnachbehandlungseinrichtung 1 abgeführt. Dabei ist es bevorzugt, wie dargestellt einen dritten, gelocht ausgeführten Zwischenboden 15 vorzusehen, der den Raum zwischen zweitem Bodenteil 11 der Einströmkammer und dem zweiten Zwischenboden 14 etwa im Verhältnis 2:1 teilt. Am dritten Zwischenboden 15 kann auch das Auslassrohr 6 befestigt sein, wodurch sich eine verbesserte Stabilität ergibt.
Bevorzugt ist es, sowohl das Überleitungsrohr 23 im Bereich zwischen dem ersten Zwischenboden 13 und dem ersten Bodenteil 10 als auch das Auslassrohr 6 im Bereich zwischen dem zweiten Zwischenboden und dem dritten Zwischenboden gelocht auszuführen. Auf diese Weise kann eine wirksame Schalldämpfung erreicht werden, wodurch auf einen separaten Schalldämpfer in der Abgasanlage eines entsprechenden Kraftfahrzeugs gegebenenfalls verzichtet werden kann. Die Schalldämpfung wird zusätzlich durch die Lochung der Zwischenböden 14, 15 unterstützt, wobei durch die Lochung gleichzeitig eine Gewichtsreduktion und Materialersparnis erzielt wird. In besonders vorteilhafter Weise wird über die Ausführung der Lochung des zweiten und/oder des dritten Zwischenbodens 14, 15 deren Strömungswiderstand derart justiert, dass eine Gleichverteilung der Abgasströme durch die beiderseits der Einströmkammer 9 angeordneten Katalysatorelemente 16, 18 einerseits und 17, 19 andererseits erzielt wird. Eine weitere Verbesserung der Strömungsverhältnisse und der akustischen Eigenschaften der Abgasnachbehandlungseinrichtung 1 wird erzielt, wenn das offene Ende des Auslassrohrs 6 stumpf und mit geringem Abstand vor dem dritten Zwischenboden 15 endet und dieser in diesem Bereich keine Perforierung aufweist.
In Bezug auf die verwendeten Materialien ist es erfindungsgemäß vorgesehen, die mit ungereinigtem Abgas in Berührung kommenden Teile in korrosionsbeständigen Edelstahl auszuführen. Dies betrifft hauptsächlich die Bodenteile 10, 11 und das Mantelteil 12, welche die Einströmkammer 9 begrenzen. Neben dem Zuführrohr 5 ist jedoch vorzugsweise auch das Überleitungsrohr 23 aus korrosionsbeständigem Edelstahl gefertigt. Obschon das Auslassrohr 6 nur mit gereinigtem Abgas in Kontakt kommt, ist es bevorzugt, auch das Auslassrohr 6 in Edelstahl auszuführen. Auf diese Weise wird ein größeres Maß an Gleichteilen und damit ebenfalls eine Kostenersparnis erzielt. Gleichfalls aus korrosionsbeständigem Edelstahl sind vorzugsweise die Ummantelungen der Katalysatorelemente 16, 17, 18, 19 gefertigt. Hingegen ist es vorgesehen, für den zweiten und dritten Zwischenboden 14, 15 analog zum Gehäusemantel 2 ein kostengünstigeres, weniger korrosionsbeständiges Material einzusetzen.
Nach Zusammenbau von Bestandteilen der Abgasnachbehandlungseinrichtung 1 wie anhand der 2 und 3 erläutert, wird ein Einbaumodul erhalten, welches als solches in den passend geformten hohlzylindrischen Gehäusemantel 2 eingeschoben werden kann, wie in 4 verdeutlicht. Dabei ist in 4 zusätzlich eine Dämmung bzw. Isolierung dargestellt, die im Bereich zwischen dem ersten Zwischenboden 13 und dem ersten Bodenteil 10 angeordnet ist und die Hohl- und Zwischenräume in diesem Bereich ausfüllt. Die vorzugsweise aus faserartigem Material ausgeführte Dämmung ermöglicht eine Verbesserung der Schalldämmung und verringert unerwünschte Wärmeverluste. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Dämmung bereichsweise unterschiedlich ausgeführt wird. Vorzugsweise wird in einem ersten Bereich 27a mit einer größeren Krümmung ein anderes Material eingesetzt als in einem den Zwischenraum zwischen den Katalysatorelementen 16, 18 ausfüllenden zweiten Bereich 27b. Auf diese Weise kann eine besonders günstige Kombination von thermischen Isoliereigenschaften und Strömungs- und Schalldämpfungseigenschaften erzielt werden. Obschon in 4 nicht dargestellt, kann auch für die Sammelkammer 22 eine Ausfüllung, gegebenenfalls teilweise, mit Dämmmaterial vorgesehen sein.
5 zeigt eine Ansicht betreffend den Zusammenbau der Abgasnachbehandlungseinrichtung 1 nach Einschub des erhaltenen Moduls in den Gehäusemantel 2, wie in 4 skizziert. Mit Einsetzen der Verschlussdeckel 3, 4 und deren randseitiger Verbindung mit dem Gehäusemantel 2 sowie mit dem Zuführ rohr 5 bzw. dem Auslassrohr 6 ist die bereits in 1 in einer Übersicht dargestellte Abgasnachbehandlungseinrichtung 1 im Wesentlichen fertiggestellt. Für den fertig montiertem Zustand ist ein im Wesentlichen bündiges Anliegen des Gehäusemantels 2 an den Zwischenböden 13, 14, 15, den Bodenteilen 10, 11 und dem Mantelteil 12 der Einströmkammer 9 sowie den vorgesehenen Dämmmaterialbereichen 27a, 27b vorgesehen, wobei jedoch ein gasdichtes Anliegen nicht erforderlich ist. Vielmehr kann ein geringes Spaltmaß vorgesehen sein, wodurch das Aufschieben des Gehäusemantels 2 erleichtert wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10123359 A1 [0002]

Claims

Abgasnachbehandlungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs, welche einen hohlzylindrischen Gehäusemantel (2) aufweist, in dessen Innerem ein Abgaskatalysator sowie eine Einströmkammer (9) zur Aufnahme von durch den Abgaskatalysator zu reinigendem Abgas angeordnet sind, wobei die Einströmkammer (9) von einem ersten Bodenteil (10), einem dem ersten Bodenteil (10) mit Abstand gegenüber liegenden zweiten Bodenteil (11) begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Einströmkammer (9) ferner von einem die Bodenteile (10, 11) in gasdichter Verbindung umschließenden Mantelteil (12) begrenzt ist.
Abgasnachbehandlungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Bodenteil (10, 11) sowie das Mantelteil (12) aus einem ersten Material mit einer hohen Korrosionsbeständigkeit und der Gehäusemantel (2) aus einem zweiten Material mit einer demgegenüber geringeren Korrosionsbeständigkeit gefertigt sind.
Abgasnachbehandlungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein einströmseitiges Ende (20) des Abgaskatalysators in der Einströmkammer (9) angeordnet ist.
Abgasnachbehandlungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein in die Einströmkammer (9) ausmündendes Zuführrohr (5) vorgesehen ist, über welches mit einem Reduktionsmittel angereichertes Abgas in die Einströmkammer (9) eingebracht werden kann.
Abgasnachbehandlungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine an die Einströmkammer (9) angrenzende und zur Aufnahme von durch den Abgaskatalysator gereinigtem Abgas vorgesehene Sammelkammer (22) aufweist.
Abgasnachbehandlungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Überleitungsrohr (23) vorgesehen ist, über welches vom Abgaskatalysator gereinigtes Abgas von einer Ausströmseite des Abgaskatalysators in die Sammelkammer (22) geleitet werden kann.
Abgasnachbehandlungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Überleitungsrohr (23) abschnittsweise perforiert ausgeführt ist.
Abgasnachbehandlungseinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Zuführrohr (5) und/oder das Überleitungsrohr (23) sich über den wesentlichen Teil ihrer Länge innerhalb des Gehäusemantels (2) entlang des Abgaskatalysators erstrecken.
Abgasnachbehandlungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass dieses zur Aufnahme eines aus wenigstens zwei separaten Katalysatorelementen (16, 17; 18, 19) gebildeten Abgaskatalysators ausgebildet ist.
Abgasnachbehandlungseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass dieses derart ausgebildet ist, dass ein erstes und ein zweites der wenigstens zwei Katalysatorelemente (16, 17; 18, 19) ausgehend von der Einströmkammer (9) in entgegengesetzten Richtungen von dem zu reinigenden Abgas durchströmt werden können.
Abgasnachbehandlungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusemantel (2) aus einem Blechzuschnitt mit zwei einander gegenüberliegenden Seiten gefertigt ist, wobei die einander gegenüberliegenden Seiten unter Bildung eines Hohlzylinders durch Falzen miteinander verbunden sind.